轻烧白云石的煅烧工艺对活性度的影响

轻烧白云石的煅烧工艺对活性度的影响 第1期 2007年2月 矿产综合利用NO.1Feb.2O0r7Multipm-~seUtillzationofMineralResources 轻烧白云石的煅烧工艺对活性度的影响 冯小平,张正文,谢峻林 (1.武汉理工大学.湖北武汉430070;2.武钢矿业公司乌龙泉矿.湖北武汉430080) 摘要:以白云石为研究对象,考察了轻烧白云石的煅烧工艺对活性度的影响.结果表明:影响轻烧白云石活性 度的主要因素为煅烧温度,保温时间和颗粒大小,其最佳煅烧工艺为:粒度l5—30ram,温度1000一ll00~C,保温时 间1—2h. 关键词:轻烧白云石;活性度;工艺参数;煅烧 中图分类号:TF1l1.17文献标识码:A文章编号:1000-6532(2007)01-0013-04 随着我国炼钢工业的快速发展,对造渣剂的需 求越来越大,对其质量的要求也越来越高.在造渣 剂中,适当增加MgO含量,可以减轻炉渣对炉衬的 侵蚀,从而提高炉龄,缩短化渣时间,提高脱磷效果. 我国白云石资源十分丰富,且分布广泛,利用轻烧白 云石作为炼钢的造渣剂具有广阔的应用前景和巨大 的经济效?.本文主要探讨煅烧工艺制度对轻 烧白云石活性度的影响. 1实验 1.1实验原料 选取武钢矿业公司乌龙泉矿白云石,制成不同 [4]N.Murayana,H.yamamoto,J.Shibata.Mechanismofzeo-[8]郑水林.超微粉体加工技 术与应用[M].北京:化学工业 liteformcoalflyashbyalkalihydrothermalreaction[J].出版社,2005.45—52. Int.J.Miner.Process.64(2OO4):l一8.[9]蒋朝谰.磁选理论及工艺[M].北京:冶金工业 出版社. [5]张术根,申少华,等.廉价矿物原料沸石分子筛合成研究1994.54—56. [M].长沙:中南大学出版社,2003.[1O]章西焕,马鸿文,杨静,高颖.利用粉煤灰合成 13X沸石 [6]陈泉水.粉煤灰制备4A分子筛工艺研究[J].化工矿物分子筛的实验研究[J].中国 非金属矿工业导刊,2003 与加工[J].2001(1):10—11.(2):18—22. [7]沈威,黄文熙,闵盘荣.水泥工艺学[M].武汉:武汉工业[11]李巧玲.用粉煤灰制取 分子筛的研究[J].新技术新工 大学出版社,1991.114—116.艺,1998(3):37—38. ResearchontheOptimizationofPretreatmentProcessf0r Preparing4AMolecularSievefromCoalFlyash FUKe—ming'一,LUMai...xi,ZHUHong (1.ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing,China; 2.JiaozuoRealEstateAdministrationSResidenceDevelopmentCompany,Jiaozuo,Henan,China) Abstract:Onthebasisofanalyzingthechemicalcompositionandmineralogicalcompositionofcoalflyash,anew technologicalprocessforproducing4Amolecularsievefromcoalflyashhasbeendeveloped.Theprinciplesforse— lectingtheseveralmajortechnologicalparameterssuchasthefinenessofcoalflyashandcalciningtemperature, etc.wereemphaticallydescribedandtheadvantageousconditionsforfurthersynthesisof4Amolecularsievehave beencreated. Keywords:Coalflyash;4Amolecularsieve;pretreatmentprocess;Technologicalparameter 收稿日期:2006-06-26 作者简介:冯小平(1972一),男,副教授,主要从事无机非金属材料的研究. ? 14?矿产综合利用2007短 牲径的颗粒,其成分见表1.同时,对白云石进行矿 物棚鉴定,结果见图1.从化学分析结果来看,该原 料MgO/CaO的摩尔比为O.82,而白云石(MgCa (c0,),)中MgO/CaO的摩尔比应为1,其主要原因 是矿物中除了白云石矿物外,还有碳酸钙晶体的存 在,从XRD分析结果可以明显看出. 表1自云石的主要化学成分/% lO4O70 20/(.) 图1白云石的XRD图谱 1.2实验方法 本实验采用高温进样的方式,即先将硅碳棒电 炉升温至需要的温度,再将试样放人进行煅烧.实 验着重探讨了颗粒度,煅烧温度,保温时间等因素对 轻烧白云石活性度的影响,实验采用正交实验, 其水平因素见表2. 表2水平因素表 轻烧白云石活性度的测定按照冶金行业 YB/T105—1997冶金石灰物理检验方法进行.将煅 烧好的白云石迅速冷却,并制成粒径为1—5mm的 样品,每次取50g,放人2L温度为40?lcC的温水 中,加入酚酞指示剂,在电动搅拌机的搅拌下,将试 样一次倒入水中消化并开始计算时间.当消化开始 呈红色时,用浓度为4moL/L的盐酸滴定,直到红色 消失,记录第10min盐酸消耗总体积数(mL)即为活 性度. 2结果分析与讨论 2.1正交实验结果 正交实验结果见表3. 表3煅烧工艺对活性度的影响实验结果 初步实验结果表明:在颗粒度,煅烧温度,保温 时间三个因素中,颗粒大小对轻烧白云石的活性影 响最大,其次为煅烧温度和保温时间.在实际生产 中,白云石的颗粒一般控制为10—50mm.从理论 上讲,颗粒越小,热传导越快,白云石分解越充分,轻 烧白云石的活性越高.在本实验加热的过程中,由 于热传导原因会造成颗粒内外温差很大,当保温时 间过长或者煅烧温度过高,会造成白云石表面过烧 而降低其活性.另一方面,当煅烧温度过低或者保 温时间过短,会造成白云石分解不充分,也会降低其 活性.从实验结果来看,当颗粒度为15mm,煅烧温 度为1000cC,保温时间为90min时,轻烧白云石的 活性度最大,为377mL,完全满足炼钢需要的轻烧白 云石对活性度的要求(武钢要求轻烧白云石对活性 度的指标为:活性度?150mL). 2.2烧煅温度和保温时间对轻烧白云石活性的影响 为了探讨最佳的煅烧制度,对颗粒为30mm的 白云石,又分别在不同煅烧温度和不同保温时间的 条件下,考察了轻烧白云石的活性度,其结果见图2. 实验结果表明:在1100cC煅烧1.5h,轻烧白云 石的活性度达到最大,并且随着时间的延长,活性度 变化较小.而在1150cC条件下煅烧,活性度达到最 大值后,很快又降低.这主要是由于温度越高,随着 ..,一.?_ 一- r]0?b 0., 第1期冯小平等:轻烧白云石的煅烧工艺对活性度的影响?15? 时间/min 图2煅烧温度和保温时间对活性度的影响 时间的增加,分解程度越完全,但同时白云石表面会 造成过烧现象而影响活性度.对于1o50?条件下 煅烧,则需要较长的保温时间,活性度才能达到最大 值,这主要是由于温度较低时,颗粒表面的分解不完 全所造成的.因此,对于颗粒为30mm的白云石在 11oocI=进行煅烧,可以得到活性度较高的轻烧白云 石,生产工艺也较易控制. 2.3颗粒度对轻烧白云石活性的影响 正交实验结果表明,颗粒度对轻烧白云石活性 的影响较大.为了进一步探讨颗粒度对活性度的影 响,分别取不同粒径的颗粒进行了煅烧实验,其结果 见图3.结果表明,5—30mm之间的颗粒在1000?, 保温90min,可以得到活性度大于20OraL的轻烧白 云石,满足炼钢对活性度的要求.在1000~C进行煅 烧,15mm的颗粒活性最高. 2.4讨论 轻烧白云石的活性与其分解的程度和烧结程度 日 \ 掣 蟮 图3粒度对活性度的影响 (1000~C,保温90min) 有关,而分解程度与煅烧温度,保温时间及颗粒度密 切相关.从白云石的DSC分析曲线(见图4)可以 看出,该曲线有两个吸热谷:第一吸热谷出现于 760~C;第二吸热谷出现于810~C.而从热失重速率 变化曲线(图5)上看,在760?和810?热失重质量 变化率达到最大,DSC分析和热失重分析结果完全 一 致.这表明白云石的分解过程为两步完成】, 即: ^ 镁质化分解反应:CaMg(CO3)2CaCO3+ MgO+CO2T ^ 钙质化分解反应:CaCO3CaO+CO2T 图4白云石的DSC曲线 O6001200 温度/? 图5白云石的热失重变化率曲线 第一过程与碳酸镁的分解相似,而第二个过程 则主要是CaCO,的分解.从理论上讲,白云石的分 解温度范围是730~C一830?.而在实际生产中,由 于白云石的颗粒较大,颗粒表面会很快分解.但是, 由于热传导的影响,越到颗粒内部温度会越低,分解 速度会越慢.如果煅烧温度很高,分解程度加大,会 造成表面过烧,从而降低轻烧白云石的活性度.这 (下转25页) 第1期陆雷等:ZnO添加剂对复合尾矿微晶玻璃的性能及显微结构的影响'25? [5]武冬梅,李彬.锌渣作晶核剂的微晶玻璃研究[J].房材 jee.TheeffectofZnOadditiononthedensifieationandprop. 与应用,1999(2):20—21.ertiesofmagnesiumaluminatespine[J].CeramicsIntema' [6]西北轻工业学院.玻璃工艺学[M].北京:轻工业出版tional,26(2000).605—608. 社,1982.[8]徐晓虹,楮颖,孙淑珍.ZnO,ZnO-F%03晶核剂对微晶玻 [71A.Ghcsh,S.K.Das,J.R.Biswag,H.S.Tripathi},G.Baner璃显微结构的影响[J].硅酸 盐通报,2004(3):24—27. EffectofZnOAdditive0nPerformanceandMicrostructure ofGlass.ceramicsbasedOnCompositeTailings LULei,JIANGQin,ZHANGLe-jun,ZHAOYing (NanjingUniversityofTechnology,Nanjing,Jiangsu,China) Abstract:Ags.ceramicswaspreparedbythemeltingmethod.1.heinfluencesofdopingZnOontheperformance andmicrostructureofglass.ceramicsbasedoncompositetailingshavebeenresearched.11hemaincrystallinephase andmicrostructureofglass.ceramicswereidentifiedbyXRDandSEMtechniques.Theresultsshowedthatwhen thedoseofZnOis2%,thesizeofcrystallinegrainsisminimal,buttheflexuralstrengthofmicrocrystallineglassis maxina1.? enthedoseofZnOadditiveisfurtherincreased.thecrystallinegrainsCannotgrowwellandthecon— tentofcrystalisdecreased,meanwhile,thecolorisdarkened.1.hetestresultsshowedthattheoptimaldoseofZnO is2%. Keywords:Compositetailings;Glass-ceramics;Zincoxide;Microstructure (上接l5页) 主要是因为当分解反应发生时,有二氧化碳气体产 生,MgO,CaO晶体会形成疏散结构,并保留着多晶 结构.此时晶体发育不完全,存在着大量的缺陷,使 得其活性增加J.但是随着保温时间的延长或煅 烧温度的进一步提高,晶体会慢慢发育完全,从而使 其活性降低.另一方面,在高温下,由于杂质如 Fe:O,,AI20,等物质的存在,会发生共熔反应,也会 降低氧化钙,氧化镁的活性. 因此,在制定轻烧白云石的煅烧工艺参数时,既 要保证有足够的时间来让白云石完全分解,同时又 要避免过烧,可以从煅烧温度,保温时间和颗粒度等 方面进行综合考虑. 3结论 1.采用武钢矿业公司乌龙泉矿的白云石,可以 生产出满足武钢产品质量要求的活性白云石. 2.轻烧白云石最佳的煅烧工艺为:颗粒度l5— 30mm,温度1000一l100?,保温时间l一2h. 3.进行轻烧白云石生产时,应尽可能保持颗粒 度一致,避免出现生烧或过浇. 参考文献: [1]李穆武,沈玉明.石灰石矿白云石的综合开发利用[J]. 矿业快报,2001(5):1—3. [2]马保国,崔崇,崔可浩,等.白云石的分解过程及影响因 素[J].武汉工业大学,1994(2):56—62. [3]冯小平,周晓东,谢峻林,等.石灰的煅烧工艺及其结构 对活性度的影响[J].武汉理工大学,2O04(7):28一 TheInfluenceofCalciningTechnologyOntheActivityofLight-burnedDolomite FENGXiao.ping,ZHANGZheng.wen,XIEJun.1in (I.WuhanUniversityofTechnology,Wuhan,Hubei,China: 2.WulongquanMineofWuhanIronandSteelCompany,Wuhan,Hubei,China) Abstract:Inthispaper,theinfluenceofcalciningtechnologyontheactivityoflight-burneddol omiteWasstudied. Theexperimentalresultsshowedthatthemainfactorsthatinfluencetheactivityoflight..burneddolomitearecalci.. nationtemperature.holdingtimeandparticlesize.1.heoptimalconditionsofcalciningtechnologyforlight.burned dolomitehavebeendetermined.Themaintechnologicalparametersofcalciningprocessareasfollows:calcination temperatureis1000一l100*C.holdingtimeisl一2h. Keywords:Light-burneddolomite;Activity;Technologicalparameter;Calcination